多变量灰色关联预测模型在变形预测中的应用

多变量灰色关联预测模型在变形预测中的应用
口 刘江’ 王高峰
（ １ ． 河南省 海翔测绘工程有限公 司，河 南新 乡 ４ ５ ３ ０ ０ ０ ；
２ ． 中国地质调 查局水文地质环境 地质 调查 中心，河北保 定 ０ ７ １ ０ ５ １ ）
摘 要 ：滑坡体 上 的各 监测 点之 间的 变形趋 势是相 互影响 的 ，对滑坡 变形 的预 测应 该考 虑到监 测 点之 间的相 关信息 ，故应从 整体 上对 变形观 测的数据进 行正确 的处理 ，建立合理适 用性模 型 ，对滑坡 的 变形 值做 出准备的预测预报 。基 于此 思想，通过 在 Ｇ Ｍ （ １ ， １ ）模型 的基础上进 行扩 展 ，同时顾及 多 个监 测点之间的相互 关联和影响 ，以 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ汇编语言 ，实现 了对滑坡 体上相互 关联 的 多点 变形预 测 模型 。在对一 个滑坡 变形趋 势预测 的工程 实例 中，分别用 多变量灰 色关联预 测模 型及其单点灰 色模 型 进行预 测并对结果进行 了比较 ，发现在预 测精度 上 多变量灰 色关联预测模 型较 单点模 型有 更高的准确 性 。在指导 以后该滑坡 信息化施 工和避 险工程 等方面起到积极 的作 用。 关键词 ：滑坡 ；多变量灰 色模 型 ；监测数据 ；变形预测 ；ｍ ａ ｔ ｉ ａ ｂ 程序
考虑 ｎ个 点相互 关联和 相互影 响 ，对此 生成序 建立 ｎ
： 和 Ｖ ｅ ｒ ｈ ｕ ｌ ｓ ｔ 协 同对 滑坡 进行 预测 预报 ，比单 模型 预报 更 元一阶常微 分方程组 ”
ｄ ｔ＝ 。 ， （ ｆ ） ＋ “ 。 ‘ （ ｆ ） ＋ …＋ ａ 砖 （ ｆ ） ＋ ６ ｌ
：
（ ｆ ） ＋ ． ． ． ＋ 《 － （ ） ＋ ６ ２
究方 法也很 多 ，无论是 测绘 人 员还 是地 质学 者都 提 出和应 用 了许 多预测 模型 ，例 如 ，指数平 滑 、时 间序 列 ’ 、卡 尔 曼滤波 及离 散卡 尔曼 滤波 、人 工神 经 网络 等 ，对
１ 引言
是 ，滑 坡是 一个 十分 复杂 的非线 性动 态 系统 ，影 响其 稳定 性 的 因素很 多 ，包含 多个监 测点 且各监 测 点是相 互作 用 、
滑坡 是 三 峡 库 区 一 种 常 见的 地 质 灾 害 现象 ， 已经 成 相 互影 响的 ，单 点的预 测预 报方 法没 有充分 利用 监测 点 的 为 威 胁 当地 人 们 生命 安 全 及 长 江航 运 的 主 要 地 质 灾害 之 相 互 关 联 信 息 ，对 反映 变 形体 的整 体 变 化趋 势 和规 律 缺
２ 多变量灰色关联预测模型的建立
滑坡 的 灰色预 测 ，就是 对边坡 岩 体的垂 直位 移和 水平
精 度 ，许 多专 家学者 ，监测 数据从 地表 位移 观测 、 山体 内浅 层或
Ｇ Ｍ （ １ ， １ ）进 行 了一 些改进 ，而且 也从 不同的 角度给 出 了 深 层位 移监 测等 结果得 到 。本文 采用 的是对 监测 点 的累计
一
…
，
滑 坡 灾害 的产 生是 一个 缓 慢的过 程 ，大 量 的实 验研 乏可 行性 。本文 通过 在 Ｇ Ｍ （ １ ， １ ）模 型 的基 础上 进 行扩
卜” Ｊ ，并 通过 一个 滑坡 究和 滑坡 体的 变形破 坏宏观 调查 及仪 器监 测资料 表 明 ，滑 展 ，建 立 多变量 灰色 关联预 测模 型
ｃ ｌ ｔ
对 此李 晓 红教 授 等在 ２ ０ ０ １年 采 用 Ｇ Ｍ （ １ ， １ ）优 化模 型 既能 用于 滑坡 变 形的 中长 期预 测预 报 ，又能适 用 于滑 坡 的短临 滑预测 预报 。长期 以来 ，对物 体 的变形 预测 的研
，
： ｘ ｔ （ ｆ ） ＋
ｉ
很 多有益 的预测模 型。 １ ９ ８ ６年陈 明东 、王 兰生首次 采用灰 水平相 对位移 量来进 行建模 分析 。设某变 形体 有 ｎ个相互
色理 论 Ｇ Ｍ （ １ ， １ ）模型 ，对新滩 滑坡 的位移 监测 变形数 关联 的变 形 观测 点 ，获 得 了 ｍ 个 周期 的 变形观 测 资 料 ， 据进 行 了预测预 报 实验研 究 ；随 后宴 同珍 教授等 对此 模型 其相应的变形观测序列为 （ ） ｝（ ｋ＝１ ， ２ ，…， ｍ ； 进 行 了扩展 研 究 ，提 出了利 用 Ｖｅ ｒ ｈ ｕ ｌ ｓ ｔ生长 模型 对滑 坡 １ ， ２ ，…， ）， 其 一 次 累加 生 成序 列 为 （ Ｉ １ （ ） ＝ ∑ （ ） 系 统静态 动态规 律及 不稳 定性 空时定 量预 测 ；１ ９ ９ １年朱 （ ｋ 一１ ， ２ ，… ， ｍ ； ｆ ＝１ ， ２ ，… ，， ｚ ）。
＝
瑞赓 教授 等又进 一步提 出根 据位移 速率运 用 Ｇ Ｍ （ １ ， １ ） 具 有明确 的物理 意义 ；当位移 序列 变化较 大 ，Ｇ Ｍ （ １ ， １ ） 模 型 模拟 结 果 与 实 测 观测 值 误 差较 大 ，模 型 基 本 不能 适
用 ，而 Ｖｅ ｒ ｈ ｕ ｌ ｓ ｔ模 型对 滑坡 的短 临滑 预 报缺 乏超 前性 ，
准 确的预 测并 采取相 应 的预防措 施 ，可以 最大 限度地 减少 趋 势上都具 有可行性 。
灾害发 生对人 类工程及 经济活动造 成的损 失。 自从 １ ９ ８ ５年 邓聚 龙 教授 提 出 灰色 系统 理 论 以来 ，
灰 色预测 预报 模型 被广泛 运用 到许 多领域 。为 了提 高预测
坡体 从 孕育 、发展 到破坏 ，一般 要 经过 减速 蠕变 、等 速蠕 体 的 实时监 测变形 数据 信息 为工 程实 例进行 分析 ，证 明 了 多变 量灰 色预测 模型 无论在 精度 上还 是在 反映滑 坡 的变形 变 和增速 蠕变 等较 长的演 化过 程 ，因此及 早对 滑坡体 进行